基于DSP的高速列車測振儀

0 引 言
列車的振動性能，包括舒適性、平穩(wěn)性的檢測與*價是新型列車研究、檢驗過程中的一項重要工作。隨著我國鐵路新型高速列車研究、研制及實驗運行工作的大面積展開，十分需要一種方便、快捷的便攜式列車振動測試儀。

　　國內(nèi)有多家單位開展了研制工作，例如，北京化工大學開發(fā)的基于DSP的便攜式測振儀，河北工業(yè)大學研制的便攜式車輛振動測試分析系統(tǒng)，東北農(nóng)業(yè)大學研制的便攜式測振儀等。這些專用儀器對常規(guī)速度列車的振動檢測是比較有效的，信號控制與數(shù)據(jù)采集也比較方便。但這些設計多采用有線傳輸方式，對于高速列車，檢測人員在密閉的車箱內(nèi)，而振動檢測包括車體下方的轉(zhuǎn)向架、軸箱多處測點，車下到車上的電纜布線就成了很大的問題。而且，對已經(jīng)投入運營的高速列車，檢測布線因為會嚴重影響車體的氣密性，所以幾乎是不可能的，即便可以也是非常不便的。

　　北方交通大學機電學院研制的無線便攜式列車測振儀，雖采用了無線傳輸，但記錄的數(shù)據(jù)通過最終IC卡下載至地面PC，由地面分析軟件對原始數(shù)據(jù)進行處理，無法實現(xiàn)實時監(jiān)測。

　　因此針對高速列車振動性能檢測的特點及要求，有必要將測振系統(tǒng)分為車內(nèi)接收端+車下數(shù)據(jù)采集器兩部分，二者之間采用無線連接，解決布線難的問題。本文對測振儀關鍵技術進行了研究，研制了以DSP、藍牙、GPS為基礎的便攜式列車測振儀，介紹了在高速列車線路實驗中的試用情況。

　　1 系統(tǒng)方案

　　按照GB 5599-85，列車測振儀主要測試參數(shù)是車體、轉(zhuǎn)向架構架、軸箱的振動加速度以及車體和構架之間、構架和軸箱間的相對位移。

　　列車測振儀分為傳感器、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)發(fā)送、數(shù)據(jù)接收存儲4部分，該系統(tǒng)一方面是一個相對獨立的系統(tǒng)，它可以可通過藍牙模塊實現(xiàn)與PC／PDA的無線連接，進行信號的采集、處理、顯示提供了與PC之間進行有線數(shù)據(jù)通信的接口，在沒有藍牙設備的情況下，也可以把系統(tǒng)采集的原始數(shù)據(jù)送到微機進行二次處理，既實現(xiàn)硬件冗余性設計，又方便了系統(tǒng)調(diào)試。檢測參數(shù)振動加速度位移軸箱轉(zhuǎn)向架構架車體二系一系通道。

　　此外系統(tǒng)還采用了GPS手持定位儀(如圖1)，獲取*價列車振動性能必需的運行速度信號。

　　為確保列車測振儀能正常穩(wěn)定的工作以下問題必須解決：

　　(1)不能犧牲數(shù)據(jù)采集的精度來換取便攜性；

　　(2)數(shù)采盒在車底只能采用電池供電，因此系統(tǒng)功耗必須低；

　　(3)系統(tǒng)要能適應復雜的實地檢測環(huán)境；

　　(4)為確保數(shù)據(jù)有效傳輸，無線傳輸必須有強抗干擾能力；

　　(5)無線傳輸速率要滿足系統(tǒng)基本要求。